農用房屋結構的抗震性能研究及改進措施

劉洋，劉培玲

（重慶文理學院，重慶 永川 402160）

0 前言

近年來地震頻發(fā)，每一次大地震的發(fā)生都帶來了巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。但由于農村房屋缺乏規(guī)范性，大多數(shù)農村地區(qū)的房屋都沒有采用抗震設計理念，每次地震的發(fā)生都給一些農村地區(qū)帶來毀滅性的破壞。農用住房通常由農戶自費修建，從類別來看，農用住房結構分為磚混結構、土坯結構以及鋼筋混凝土結構等類別。通常情況下，磚混結構房屋在農村占比重非常大，土坯結構與鋼筋混凝土結構較磚混結構房屋相比要少得多。查閱我國農業(yè)普查相關資料，分析表1（農用住房結構類型數(shù)據(jù)表）數(shù)據(jù)，很容易發(fā)現(xiàn)我國農用房屋結構在逐漸趨于安全化，結構從不穩(wěn)定的竹草土坯結構、磚木結構向相對穩(wěn)定的磚混結構和鋼筋混凝土結構過渡[1]。但是磚混結構在設計過程中，往往只考慮居住面積，而忽視農用住房的整體結構。在汶川大地震中，很多農用房屋都是因為缺乏合理的結構設計，最終導致了農用房屋倒塌，造成重大人員傷亡[2]。雖然汶川地震已經(jīng)過去十余年，災區(qū)的農用房屋已經(jīng)得到了改善，但是農用磚房在抗震中也存在一定不足。所以，本文則是結合農用房屋的抗震現(xiàn)狀，從而提出農用房屋的抗震改進措施。

農用住房結構類型數(shù)據(jù)表 表1

2 我國農用房屋抗震現(xiàn)狀與地震災害數(shù)據(jù)統(tǒng)計

我國農用房屋通常是由磚石、木材、混凝土等物質構造而成的。通常情況下，我國農用住房可以抵抗6級以下地震，如果地震大于6級，農用房屋容易發(fā)生倒塌。由于房屋結構的抗震性能不好，所以在地震作用下破環(huán)嚴重，達不到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設防水準。房屋倒塌原因主要是由農用房屋結構與構造部位所決定的。下面是我國農用房屋在遇到地震的時候發(fā)生倒塌或失穩(wěn)的原因。

2.1 地基不穩(wěn)導致房屋主體結構倒塌

目前我國很多農用房屋在地基構造上并不牢固，在地基構造中，都沒有充分夯實地基，而且地基構造深度非常的淺。因此，不牢固的地基，就會導致農用房屋結構局部沉降，甚至會導致整體結構塌陷。在強震來臨的時候，農用房屋的主體結構由于地震摧毀力量而破壞，最終房屋上部結構就會因為下部結構破壞而發(fā)生倒塌。

2.2 構件出現(xiàn)裂縫導致房屋結構失穩(wěn)

由于我國很多農村地區(qū)在修建房屋的過程中受經(jīng)濟條件的影響，房屋質量達不到要求，農用房屋遇到強烈地震之后，導致農用房屋結構發(fā)生很大的變化，很容易出現(xiàn)墻壁開裂，這種裂縫往往是從墻角開始，沿著墻面延伸[3]。又因為墻體中的磚多為空心磚，墻體的密實度不足，導致墻體出現(xiàn)裂縫。而這些裂縫的存在，對農用房屋結構都會產生很大的影響。

2.3 混凝土配料不合理導致結構損壞

農用房屋在修建過程中，會用混凝土或者是三合土等材料作為磚混的銜接材料，尤其是在混凝土的配料過程中，受混凝土的級配、水灰比以及外加劑等因素的影響，無法讓混凝土完全發(fā)揮應有的作用?；炷僚淞线^程如果不嚴格按照規(guī)范要求執(zhí)行，農用房屋在遇到強震時，導致混凝土的實際強度與理論強度差別較大，從而導致結構損壞。

2.4 房屋設計達不到規(guī)范要求導致結構失穩(wěn)

農用房屋的結構設計過程是非常重要的，應該參考當?shù)氐脑O防烈度和抗震設防標準等因素對結構進行設計。但是在很多地區(qū)，農用房屋的結構設計往往具有一定的隨意性，達不到規(guī)范要求。所以每當出現(xiàn)強震的時候，農用房屋的主體結構就會出現(xiàn)裂縫。尤其是多層的房屋結構，只要受力不均勻，就容易出現(xiàn)不均勻沉降、倒塌等嚴重后果。

總的來說，當前大多數(shù)地區(qū)農用住房結構抗震設計并不合理，強震很容易導致房屋的墻壁出現(xiàn)裂縫、地基出現(xiàn)不均勻沉降、甚至發(fā)生倒塌，而且在混凝土配備過程中經(jīng)常會受各種外界因素的干擾導致混凝土的強度達不到標準要求。所以現(xiàn)階段多數(shù)地區(qū)農用房屋的抗震性能并不好。

近年來地震災害的相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表2～表4所示[4]。

唐山市某地區(qū)多層磚房震害統(tǒng)計表 表2

各類結構房屋不同程度破壞比例[5] 表3

3 農用住房改進的措施

農用住房改進應該從房屋的結構、房屋的建造方法以及地基的承載力等方面進行改進。尤其是房屋的結構，良好與堅固的結構，可以有效地抵御不同級別的地震。在特大地震中，農用房屋表現(xiàn)得非常的脆弱，可以適當?shù)恼{整農用房屋的尺寸，讓農用房屋具有更好的抗震防震性能。當然現(xiàn)階段很多農用房屋的抗震與防震設計，都沒有具體的圖紙，完全根據(jù)經(jīng)驗進行設計，不進行承載力驗算，促使結構有太多的不確定性。所以農用住房要想進行防震減震，就必須要選擇合理的結構、適當?shù)膹娀鼗?、采用安全度高的結構等一系列設防措施。

下面是根據(jù)對比和分析近年來的震害數(shù)據(jù)，提出的農用住房改進措施[6]。

3.1 夯實地基基礎

農用住房抗震性能的最大問題，就在于夯實地基基礎。分析表2數(shù)據(jù)可知建筑物在選址時應該盡量選擇堅硬的天然地基，如果選擇人工地基應該采取相應的措施夯實地基。地基應該與整座房屋的力量保持均衡，在地基中，不僅要加強夯實地基基礎，并且在地基中，樁基礎應該挖的更深。通常情況下，一般的農用住房高度在5～10m，樁基礎最多只有1m。如果要提高整座房屋的抗震性能，在樁基礎施工，也需要深挖1～2m，在地基中采用鋼筋混凝土結構。地基穩(wěn)固，那么整座房屋才能有效防范各大地震。

3.2 采用安全度高的結構

分析表3數(shù)據(jù)可知，不同的結構類型在遇到地震時破壞程度也不同，例如磚混結構、鋼筋混凝土結構等優(yōu)質結構較其他結構來說破壞程度要低得多。農用住房需要大量采用磚、混凝土等混合結構，在農用房屋的專用結構與關鍵部位，都應該采用混凝土[7]。目前很多農用住房的關鍵結構都是磚混結構，在磚混結構條件下，農用房屋在抗震性能上會受到很大影響，采用這種結構，可以采取很多措施來做好防震。而且，在磚混結構中，還可以加入一些有利的外加劑，這樣可以更好地提高農用房屋的堅度。

3.3 盡量采用現(xiàn)澆結構或裝配整體式結構

從結構的整體性來說，現(xiàn)澆結構比裝配式結構要優(yōu)越一些，分析表4數(shù)據(jù)可知，多層現(xiàn)澆屋蓋磚房在遇到地震災害時比裝配式屋蓋磚房更結實。我國現(xiàn)階段裝配式技術還不是很成熟，多采用的是裝配整體式結構，有效地融合了現(xiàn)澆結構和裝配式結構的優(yōu)點，很少出現(xiàn)全預制結構。由于裝配式結構具有施工快、工期短等優(yōu)點，一些地區(qū)仍在采用全預制結構，但是當?shù)卣鸢l(fā)生時全預制結構成了致命性的建筑，由構件的破壞倒塌導致人員傷亡。故農用住房結構應該向安全的結構發(fā)展，逐漸淘汰全預制裝配式結構，盡量都采用現(xiàn)澆或者整體裝配式結構。

3.4 建筑尺寸應該具有規(guī)則性

農用住房提升抗震水平，可以對建筑尺寸進行合理的設計。在平面設計之中，房屋的高度與寬度應該滿足相關的規(guī)范要求。而且房屋長寬也應該保持合理的比例。在平面設計中，尺寸設計也不應該過長，墻體應該達到3m左右，豎向應該做到均勻，做到建筑的均衡受力。另外在建筑設計中，也需要做到對房屋角度進行充分控制，適度地提高農用住房墻壁的厚度，適當?shù)脑O計建筑平面面積，不宜過大。

3.5 保證墻體的硬度

農用房屋，目前在墻體中，通常采用的是空心墻體，在硬度與韌性防范并不夠。因此需要充分提高墻體的硬度。農村住房中，通常情況下，都是采用土坯與磚混。磚混應該適當增加一定的韌性，加入一定比例的水砂，通過水砂充分地提高墻體的硬度。而且在墻體結合的地方，也需要在圈梁、以及角落，提高墻體的硬度。在配備混凝土與磚混中，也需要合理配備水、砂石等的比例。

3.6 墻體結合部需要配上鋼筋

對于磚混墻的結合處，需要配上適當?shù)匿摻?，并且設置一定的安全尺寸與距離，這樣可以改善磚混墻的受力程度，使得墻體結合處能夠受到更多的力量沖擊，整體結構不會因為墻體結合部被拉壞而導致結構破壞。

總的來說，農用住房應該充分地改進結構，合理的運用抗震設防標準。當然最重要的是還是夯實地基基礎，因為不管是什么樣的建筑，都需要投入大量的物力和財力來夯實地基。而且對農用住房來說，還需要保障墻體硬度，因為墻體承受了大部分的豎向荷載。在建筑的尺寸規(guī)劃中也應該具有層次與規(guī)則性。

4 結論

農用住房的安危這也關系到我國農民的安全，我國很多農村地區(qū)在設計農用住房過程中，都缺乏整體的規(guī)劃，對農用住房的結構與物質、尺寸規(guī)劃、地基基礎也缺乏一定的規(guī)劃，在建筑尺寸設計中，一味地追求空間大而忽視了房屋的承載能力，最終導致農用住房的抗震性能非常弱勢。我國農用住房出現(xiàn)的這些問題，這也是我國現(xiàn)階段在抗震預防建設中的不足，而且在眾多的農用房屋結構中，農用住房的抗震性能普遍不高，受力力度也普遍不好，應該花費大量的費用去進行結構設計以及結構承載能力驗算等必要的安全措施。在農用住房設計中，需要多尺寸進行設計，對建筑物的尺寸進行充分優(yōu)化，不僅增加活動空間還提高墻的韌性與厚度。在關鍵部位還需要加強局部的剛度，這樣一來才能夠更好地提高其防震抗震能力。本文通過改進農用房屋的結構設計、房屋建設過程中的規(guī)范性以及其他措施，在一定程度上加強了農用房屋的抗震性能。